NL7907212A

NL7907212A - Holle-vezel-dialysemembraan met verbeterd uitwisselingsoppervlak.

Info

Publication number: NL7907212A
Application number: NL7907212A
Authority: NL
Original assignee: Akzo Nv
Priority date: 1978-10-02
Filing date: 1979-09-28
Publication date: 1980-04-08
Also published as: FR2437859B1; GB2032840B; FR2437859A1; LU81734A1; IT7950415A0; IT1164713B; GB2032840A

Description

f -v* -1- ί

Holle-vezel-dialysemembraan met verbeterd uitwisselingsoppervlak.

De uitvinding heeft betrekking op een dialysemembraan uit cellulose die uit koperoxyd-ammoniakoplossingen is geregenereerd, in de vorm van een holle vezel met doorlopende holle ruimte en gesloten mantellijn.

5 Uit het Duitse octrooischrift 736 321 is een holle vezel met een doorlopende holle ruimte bekend bereid uit cellulose welke uit koperoxyd-ammoniakoplossingen is geregenereerd.

Uit het Amerikaanse octrooischrift 3 228 877 is bekend dat de volgens bovengenoemd Duitse octrooischrift 736 321 vervaardigde holle draden als dialyse-1Q membraan en als membraan voor omgekeerde osmose kunnen worden toegepast.

Uit Amerikaans octrooischrift 3 888 771 zijn holle draden uit cellulose welke uit koperoxyd-ammoniakoplossingen is geregenereerd bekend die een bepaalde membraanstructuur vertonen en langs de gehele as van de vezels een ! gelijkmatige wanddikte en een nauwkeurig cirkelvormige doorsnede bezitten.

15 Bovendien zijn de holle vezels verstrekt en bezitten zij een hoge trek- . sterkte. Hoewel de met het verstrekken verkregen hoge sterkte zeker niet onwelkom zou zijn, moet deze als een groot nadeel worden beschouwd voor de zwelbaarheid van de membraan en derhalve voor de doelmatigheid ervan bij de dialyse.

2Q Bij dialyse, bijvoorbeeld bij hemodialyse, is het vereist dat membraanwanden j volledig en ongehinderd worden omspoelcL Wanneer de dialysemembranen in de j j vorm van holle vezels tot een bundel zijn verenigd, vertonen de holle vezels | met een nauwkeurig cirkelvormige doorsnede in een bundel van vele duizende * 2 holle vezels, met een vezeldichtheid van circa 500 tot 1000 per cm, snel 25 de neiging zich over hun gehele lengte vast tegen elkaar aan te drukken, overeenkomstig het glasplaateffect van twee planparallele platen.

Dit aanelkaar kleven bemoeilijkt de toevoer van de dialysaatvloeistof naar ; de ruimten tussen de holle vezels en de vlakken waarbij de holle vezels i j aan elkaar hechten blijven onbenut voor de stofuitwisseling, waardoor af-3C breuk wordt gedaan aan de effectiviteit van de holle vezel dialysator.

De werkzaamheid van een dialysemembraan hangt bij hemodialyse af van de verhouding van het uitwisselingsoppervlak tot de inhoud en van het verschil in 7907212 w * .-2- concentratie tussen de beide zijden van de membraanwand. Tot nu toe werd echter steeds slechts gebruik gemaakt van holle vezels met een cirkelvormige doorsnede en van de toepassing van niet-cirkelvormige doorsneden werden ongunstige resultaten verwacht.

5 De uitvinding beoogt te voorzien in een dialysemembraan uit cellulose die uit koper-oxyd-ammoniakoplossingen is geregenereerd, in de vorm van een holle vezel met een doorlopende holle ruimte en een gesloten mantellijn, welke membraan zo is uitgevoerd dat de doeltreffendheid van de aldus verkregen dialysator wordt verhoogd als gevolg van een verbeterd uitwisselings-10 oppervlak.

Hiertoe verschaft de uitvinding nu een dialysemembraan met het kenmerk dat in dwarsdoorsnede loodrecht op de vezelas het verschil van de afstanden van de mantel en de begrenzing van de holle ruimte, beide gerekend van het middelpunt van de vezel af, over de omtrek van de mantel verandert.

15 Onder het middelpunt van de vezel dient te worden begrepen het middelpunt van. de· de vezeldoorsnede omsluitende cirkel. Als de mantellijn een cirkel vormt, dan is het middelpunt hiervan dus ook het middelpunt van de vezel. Bij een • niet-cirkelvormige en onregelmatig gevormde vezeldoorsnede wordt het middel punt van de cirkel als h'et de gehele doorsnede beschrijvende middelpunt van 20 de vezel beschouwd.

Een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de punten t ♦ van de mantellijn niet alle een gemeenschappelijk middelpunt hebben. Hierin zijn doorsneden begrepen waarvan de mantellijn niet cirkelvormig is.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm1 volgens de uitvinding liggen de punten van 25 de mantellijn op een ellips. Niet alleen wordt bij dergelijke dialysemem-branen bij een gelijke bloedinhoud van de dialysemembranen volgens de uitvinding het uitwisselingsoppervlak aanzienlijk vergroot en dientengevolge de effectiviteit van de stofuitwisseling belangrijk verbeterd, maar op grond van de geringere bloedfilmdikte in een dergelijke dialysemembraan wordt een 30 verdere verbetering verkregen van de dialysewerkzaamheid hiervan.

Het bij cirkelvormige dialysevezels bekende effect van het aan elkaar kleven van de vezels blijkt verrassenderwijs niet op te treden, hoewel een dergelijk effect juist in sterker? mate zou moeten worden verwacht dan bij cirkelvormige holle vezels. Blijkbaar nemen de vezels door toevallige om- 7907212 r- * -3- standigheden dan toch weer een gerichte stand in waarbij zij niet aan elkaar gaan kleven.

In een andere voorkeursuitvoeringsvorm liggen de punten van de mantellijn op een niervormige gedeformeerde ellips. In deze vorm blijken de holle vezels 5 een uitstekende vormstabiliteit alsmede een verhoogd uitwisselingsoppervlak te bezitten.

De dialysemembranen volgens de uitvinding mogen in geen geval een symmetrische vorm hebben. Een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding is gekenmerkt doordat de punten van de mantellijn op de omtrek van een gede-10 formeerde vierhoek liggen..

Onder een gedeformeerde vierhoek dient te worden begrepen een vierhoek waarvan de overstaande hoeken ongeveer gelijk zijn en waarbij de zijden een hoofdzakelijk gebogen vorm bezitten.

De oppervlakte van de doorsnede van de holle ruimte bedraagt bij voorkeur -3 2 • 15 0,6.10 tot 0,8 mm . Bij een groter oppervlak van de doorsnede van de holle ruimte van een niet-cirkelvormige holle dialysevezel bestaat de kans dat de holle vezel wordt ingedrukt en daardoor de passage van het bloed wordt geblokkeerd.

De wanddikte bedraagt evenals bij de bekende holle dialysevezels met een 20 cirkelvormige doorsnede 1 tot 100 ym, en bij voorkeur 5 tot 50 pn.

Voor het verkrijgen van een goede vormstabiliteit van de gevormde dwarsdoorsneden van de dialysemembranen volgens de uitvinding heeft de wand ter plaatse van aan elkaar grenzende delen van de mantellijn een verschillende dikte.

25 Weer een andere uitvoeringsvorm volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat de vezeldoorsnede loodrecht op de vezelas zo gevormd is dat de wanddikte van de holle vezel over zijn omtrek minstens eenmaal ononderbroken toeneemt tot een maximale waarde en tot een minimale waarde af neemt.

Verrassenderwijs kon worden yastgesteld dat in vergelijking met de bekende 3C holle vezels met de vezels volgens de uitvinding bij een zelfde uitwisse- 7907212 -4- «Λ 4 lingsoppervlak en een zelfde cellulose gehalte over de doorsnede van de holle vezel slechts dank zij de verdeling volgens de uitvinding van .de cellulosemassa over de doorsnede een duidelijk hogere ureumklaring werd verkregen. De dikkere gedeelten consolideren de dunnere membraandelen zonder 5 afbreuk te doen aan de permeabiliteit.

De holle ruimte kan velerlei vormen bezitten, bijvoorbeeld cirkelvormig, elliptisch, driehoekig, vierhoekig of zelfs veelhoekig, waarbij de hoeken tijdens de vervaardiging van de vezels min of meer worden afgerond. In de uitvoeringsvormen volgens de uitvinding strekken bij meervoudige toename 10 en afname van de wanddikte de gedeelten met een maximale dikte en de gedeelten met een minimale dikte zich elk over een gelijke afstand uit· over de omtrek. Men verkrijgt daardoor uitstekend gestabiliseerde holle vezels bij drie-, vier- en veelhoekige vormen van de holle ruimte. De ontstane doorsneden kunnen symmetrisch of asymmetrisch zijn gevormd.

15 Voor het verkrijgen van een zeer goede stabilisering dienen alle gedeelten met een maximale dikte en een minimale dikte dezelfde dikte ten opzichte van elkaar te hebben.

Bij hemodialyse maakt men gaarne gebruik van holle vezels met een cirkelvormige doorsnede. De voorkeur wordt daarbij gegeven aan holle dialysevezels 20 die zo zijn uitgevoerd dat de wanddikte van de holle vezel zo toeneemt en afneemt dat de vezelomtrek en de omtrek van de holle ruimte hoofdzakelijk cirkelvormig zijn en de middelpunten van deze beide cirkels op enige afstand van elkaar zijn gelegen. De afstand tussen de middelpunten bedraagt 20 tot 80% van 'het -verschil.tussen de stralen van de beide cirkels, bij 25 voorkeur 40 tot 60%.

Bij de bekende holle dialysevezels, in het bijzonder bij die vezels waarvan de doorsnede als cirkelvormig wordt aangeduid, kan de wanddikte slechts dan worden verminderd als ook de diameter van de holle vezels overeenkomstig wordt verminderd. Bij een verhouding van de diameter van de holle ruimte 30 tot de wanddikte hoger dan circa 10, in het bijzonder vanaf een verhouding van 25, is de holle vezel onstabiel en vertoont de neiging plat te gaan liggen, hetgeen bij hemodialyse tot onderbreking van bloeddoorvoer leidt.

Volgens de uitvinding bedraagt de verhouding van de diameter van de holle ruimte tot de minimale dikte van de wand 25 tot 80, en bij voorkeur TCTtot 790 7 2 1 2-1 t * -5- 60. De minimale dikte van de holle vezels volgens de uitvinding bedraagt bij voorkeur 3 tot 9 JJm. In een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding bedraagt de verhouding van de maximale dikte tot de minimale dikte van de holle vezelwand 2 tot 6.

5 De uitvinding beoogt eveneens te -voorzien in een werkwijze voor de vervaardiging van dialysemembranen in de vorm van holle vezels uit geregenereerde cellulose voor semipermeabele membranen met een doorsnede die exact overeenkomt met de door de spindopvorm bepaalde doorsnede. De verkregen vezels onderscheiden zich tevens door hun uitstekende eigenschappen als semi-10 permeabele membraan met behoud van hun mechanische sterkte.

De werkwijze volgens de uitvinding is hierdoor gekenmerkt dat de holle-vezel-spindop in waterige natronloog is gedompeld en de verhouding van de aftrek-snelheid van de holle vezel aan de eerste aftrekwals tot de extrusiesnelheid van de koperoxyd-ammoniak cellulose oplossing aan de ringspleet van de 15 holle-vezel-spindop 1,00 tot 1,05 bedraagt en de richting van de dradenloop van de holle-vezel-spindop naar de eerste aftrekwals een scherpe hoek maakt > met de as van de holle-vezel-spindopopeningen.

Bij toepassing van holle-vezel-spindoppen met een bepaalde gewenste doorsnede verkrijgt men holle vezels met een exact dezelfde doorsnede, waarbij 20 de afwijking van de ideale vorm zo gering is als voorheen niet voor mogelijk werd geacht.

Bij toepassing van holle-vezel-spindoppen voor holle vezels met een excentrische doorsnede wordt in tegenstelling tot de werkwijze volgens de stand van de techniek geen verminderde excentriciteit verkregen. Ten aanzien van 25 de excentriciteit wordt opgemerkt dat deze bij de werkwijze volgens de uitvinding zelfs nog kan worden verhoogd, hetgeen eveneens nog mogelijk is wanneer de draad zo wordt afgetrokken dat de scherpe hoek met de as van de holle-vezel-spindopopeningen zich aan de zijde van de grotere wanddikte bevindt. Men zou hebben verwacht dat als gevolg hiervan een/vermindering 30 van excentriciteit optreedt.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding is het in principe ook mogelijk de holle-vezel-spindop onderin het coagulatiebad op te stellen en de draad in bovenwaartse richting te spinnen. Op grond van de grotere technische moeilijk- 7907212 % v ·* -6- heden die zich bij een dergelijke opstelling voordoen bij het verwisselen van spindoppen, en bij het afdichten en inspinnen, is deze uitvoeringsvorm van minder belang dan een opstelling waarbij zich delholle -vezel-spindop aan het oppervlak van het coagulatiebad bevindt.

5 Bij voorkeur wordt de holle-vezel-spindopc tot op een diepte van 5 tot , 10 mm in de waterige natronloog gedompeld. Deze diepte is reeds toereikend om de draad voldoende snel te laten coaguleren, waarbij het dan tevens nog ' mogelijk is de spindopopening in de door de koperoxyd-ammoniumop los sing diepblauw gekleurde natronloog waar te nemen.

10 Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt de eerste aftrekwals zo opgesteld dat de gesponnen holle draad bij het verlaten van de holle-vezel-spindop niet loodrecht naar beneden wordt geleid, maar zodanig dat de richting van de dradenloop van de holle-vezel-spindop naar de eerste aftrekwals een scherpe hoek met de as van de holle-vezel-spindopopening maakt. Bij 15 voorkeur bedraagt deze hoek 15 tot 70°.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt de versgesponnen holle draad slechts onder zeer geringe spanning door het coagulatiebad geleid.—Bi^—voor-------- - keur bedraagt de omtreksnelheid van de achter de eerste aftrekwals opgestelde tweede aftrekwals slechts 90 tot 98% van de omtreksnelheid van de eerste 20 aftrekwals. Als gevolg hiervan wordt het versgesponnen garen een geringe krimp toegestaan, terwijl bij de bekende werkwijzen de holle vezel reeds onmiddellijk na het verlaten van de spindop wordt verstrekt.

Tot nu toe was men van mening dat voor de vervaardiging van holle draden, en in het bijzonder van holle draden die als semipermeabele membranen moeten 25 worden toegepast en een diameter hebben van ongeveer 50 tot 1000 ym bij een wanddikte van 10 tot 200 ym, slechts gebruik kon worden gemaakt van hölle-vezel-spindoppen waarvan de afmetingen een veelvoud, bijvoorbeeld het 10-tot 50-voudige van de afmetingen van de holle vezel bedragen. Volgens de uitvinding wordt bij voorkeur gebruik gemaakt van holle-vezel-spindoppen 30 waarbij de afmetingen van de ringspleet van de holle-vezel-spindop 2,5 tot 6 maal de afmetingen van de uiteindelijk verkregen holle vezel bedragen.

79<Γ7ΖΤ2

Het cellulosegehalte van koperoxyd-ammoniak celluloseoplossing verschilt over het algemeen niet van het cellulosegehalte van de koperoxyd-ammoniak cellu- % > -7- lose oplossingen die gewoonlijk worden toegepast voor de regeneratie van de cellulose. Bij voorkeur bedraagt het cellulosegehalte echter 6 tot 10 ge-wichtsprocent, berekend op het gewicht van de oplossing. Het NaOH-gehalte van de natronloog kan over een groot gebied worden gevarieerd. Bij voorkeur 5 ligt het NaOH-gehalte echter tussen 10 en 20 gewichtsprocent, en wel met het oog op een voldoende snelle vorming van de Normann-cellulose die de coagulatie van de holle vezel op gang brengt.

Eventuele verstrekking van de volgens de uitvinding vervaardigde holle vezel vindt plaats tijdens het door nabehandelingsbaden voeren van de ge-10 sponnen' vezel.

De holle vezels volgens de uitvinding worden vervaardigd door coagulatie van een via een holle-vezel-spindop geëxtrudeerde koperoxyd-ammoniak cellulose oplossing in verdunde natronloog, waarbij de spinoplossing onmiddellijk na het verlaten van de spindop in het coagulatiebad wordt gevoerd. Ter ver-15 krijging van de doorgaande holle ruimte wordt door de centrale boring op bekende wijze een holle ruimte vormende vloeistof gevoerd, bijvoorbeeld halogeenkoolwaterstof, koolwaterstof en ester, en bij voorkeur isopropyl-fflyri'sfat. _ai"S~"üitstekende holle ruimte vormende vloeistoffen blijken ook water en waterige oplossingen, bijvoorbeeld oplossingen van carboxymethyl-20 cellulosezouten te kunnen dienen.

De holle vezelvorm·volgens de uitvinding wordt verkregen door toepassing van een holle-vezel-spindop met een spinspleet en een centrale boring voor de toevoer van holle ruimte vormende vloeistof. Zo kunnen holle vezels volgens de uitvinding met de in figuur 4 aangegeven doorsnede met behulp 25 van een spindop voorzien van een excentrische spinspleet en een excentrische boring voor de toevoer van de holle ruimte vormende vloeistof worden vervaardigd. Voor andere gewenste doorsneden kunnen zonder meer spindoppen met hierop aangepaste spinspleten en..centrale boringen worden vervaardigd.

Bijvoorbeeld voor het verkrijgen van de gewenste elliptische vorm, wordt de 30 ellips aan de spindop met een grotere asverhouding van lange as tot korte as gekozen dan die van de ellips die de doorsnede van de holle vezel gaat vormen.

Voor andere doorsneevormen worden holle-vezel-spindoppen toegepast waarin aan de spinspleten eveneens de gewenste vorm is gegeven, bijvoorbeeld als 7907212 -8-.

scheve vierhoek, of dgl. Indien de wanddikte ter plaatse van aangrenzende delen van dë mantellijn verschillende waarden vertoont, wordt de breedte van de spinspleet voor deze delen groter en kleiner gevormd.

Ook voor de dialysemembraan volgens de uitvinding is het mogelijk de wand 5 van de holle vezel uit twee of meer lagen te laten bestaan, zoals beschreven in de Duitse octrooiaanvragen 26 27 858, 27 05 735 en 27 05 733, ter verhoging van de lèkdichtheid en ter verkrijging van een oppervlaktelaag welke chemisch gemodificeerde cellulose bevat of om adsorbentia in de membraan-wand op te nemen.

10 In de figuren 1 tot 6 zijn holle dialysevezels volgens de uitvinding, weergegeven en wel op vergrote schaal ter verduidelijking van de belangrijke kenmerken van de uitvinding.

Figuur 7 is een schematische voorstelling van de werkwijze volgens de uitvinding.

15 Figuur 1 toont een dwarsdoorsnede loodrecht op de vezelas van de dialysemembraan volgens de uitvinding, waarbij de punten van de mantellijn op een ellips liggen. Met het verwijzingscijfer 1 wordt de mem-braanwand, die uit cellulose bestaat welke uit een koperoxyd-ammoniakoplossing is geregenereerd, van de holle vezel 2 aangeduid.

20 . De lengte-van de lange as is met a en de lengte van de korte as met b aangeduid.

Figuur 2 toont een dwarsdoorsnede loodrecht op de vezelas van de dialysemembraan volgens de uitvinding, waarbij de punten van de mantellijn op een niervormig gedeformeerde ellips liggen. Met het verwijzings- 25 cijfer 1 wordt de membraanwand die uit cellulose bestaat welke uit een koperoxyd-ammoniakoplossing is gergeneerd, van de holle vezel 2 aangeduid.

Figuur 3 toont een dwarsdoorsnede loodrecht op de vezelas van de dialysemembraan volgens de uitvinding, waarbij de punten van de mantellijn 30 op de omtrek van een gedeformeerde vierhoek liggen. Aangrenzende zijden van de vierhoek vertonen verschillende dikten. Ook hier wordt met het verwijzingscijfer 1 de membraanwand, die uit cellu- 7»0T2T2- * r -9- lose bestaat welke uit een koperoxyd-ammoniakoplossing is geregenereerd, van de holle vezel 2 aangeduid.

Figuur 4 toont een holle vezel met een cirkelvormige holle ruimte en een cirkelvormige vezeldoorsnede. De middelpunten van de beide cirkels 5 bevinden zich op enige afstand van elkaar, zodat een gebied van maximale wanddikte duidelijk zichtbaar in een gebied van minimale wanddikte overgaat, en wel continu. Met het verwijzingscijfer 1 wordt de uit geregenereerde cellulose bestaande holle vezel wand en met het verwijzingscijfer 2 de holle ruimte aangegeven.

10 Figuur 5 toont een holle vezels met een driehoekige holle ruimte, met afgeronde .hoeken. De maximaal dikke gedeelten en de minimaal dikke gedeelten bevinden zich op ongeveer gelijke afstand van elkaar, waarbij alle drie de gebieden met maximale of minimale dikte onderling even dik zijn. Ook hier worden met de verwijzingscijfers 1 en 15 2 respectievelijk de uit geregenereerde cellulose bestaande holle vezelwand en de holle ruimte aangeduid.

" Figuur b too'nt de doorsnede van een holle dialysemerabraanvezel volgens de__ uitvinding met een vierhoekige holle ruimte, waarbij de wanddikte van de holle vezel langs de omtrek hiervan tweemaal continu tot een 20 maximum waarde toeneemt en vervolgens tweemaal tot een minimum waarde afneemt.

De maximale dikte wordt bereikt op een punt waarop de continue toename in een continue afname overgaat. De minimale dikte is bij deze membraan niet tot èën punt beperkt, maar blijft constant over een 25 gebied van minimale wanddikte. Ook hier worden met de verwijzings cijfers 1 en 2 respectievelijk de uit geregeneerde cellulose bestaande holle vezelwand en de holle ruimte aangegeven.

Binnen het kader van de uitvinding kunnen een veelvoud van doorsnedevormen voor de holle dialysemembraanvezels worden verkregen. In de figuren 1 t/m 6 30 zijn slechts enkele typische vormen weergegeven. Zo is het eveneens mogelijk doorsneden waarvan de holle ruimten vijfhoeken of vierhoeken vormen door middel van gedeelten met een maximale wanddikte zo te stabiliseren dat een belangrijk deel van het uitwisselingsoppervlak een aanzienlijk geringere wanddikte kan worden gegeven, waardoor een verbetering van de werkzaamheid 7 g 0 7 2 1 2 «Λ % * -10- van het membraan bij hemodialyse wordt bereikt. Analoog aan wat getoond is in Figuur 6 kan ook het punt van de maximale wanddikte tot een gedeelte met constante maximale wanddikte worden uitgebreid. De gedeelten met een constante wanddikte dienen daarbij ten hoogste minder dan de helft van de 5 omtrek te beslaan.

Figuur 7 is een schematische/' gedetailleerde voorstelling van het verloop van de werkwijze.

De koperoxyd-ammoniak cellulose oplossing 1 en de holle ruimte vormende vloeistof 2, bijvoorbeeld isopropylmyristat of paraffineolie, worden aan 10 de holle-vezel-spindop 3 toegevoerd. Deze spindop 3 is gedompeld in de door het coagulatiebad 4 stromende waterige natronloog. De uit de spindop 3 tredende holle draad 5 wordt geleid over een eerste aftrekwals 6 en via een tweede aftrekwals 7 naar de nabehandelingsbaden gevoerd. De dradenloop tussen de eerste aftrekwals 6 en de holle-vezel-spindop 3 maakt een scherpe 15 hoek met de as van de spindopopeningen. De nabehandelingsbaden zijn schematisch weergegeven met de bij wijze van voorbeeld in de tekening weergegeven baden 8 en 14. In de nabehandelingsbaden bevinden zich geleiderollen 9. De aangedreven walsen 10, 1.1, 12, en 1.3 worden met toenemende snelheid aangedreven, waardoor de holle draad 5 in de gewenste mate wordt verstrekt. Via 20 een laatste geleiderol wordt de gewassen holle draad 5 naar de droger 15 gevoerd en na te zijn gedroogd op een spoel 16 tot een pakket opgewikkeld.

In de onderstaand? voorbeelden wordt de uitvinding verder toegelicht.

Voorbeeld I Vervaardiging van een elliptische dialysemembraan volgens de uitvinding 25 Met behulp van een holle-vezel-spindop voorzien van een elliptisch gevormde spinspleet, waarbij de lengte van de lange as van de ellips het 2,7-voudige van de lengte van de korte as bedroeg en waarvan de centrale boring eveneens elliptisch was gevormd en de asverhouding dezelfde was, werd een koperoxyd-ammoniak cellulose oplossing met een cellulose gehalte van 8,9 gewichts-30 procent geëxtrudeerd. De breedte van de spinspleet van de toegepaste holle-vezel-spindop was overal gelijk. De lengte van de lange as van de ellips bedroeg het 10-voudige van de breedte van de spinspleet. Door de centrale boring werd als holle ruimte vormende vloeistof isopropylmyristat geperst.

De spindop was zo opgesteld dat de uitstroomopeningen zich 5 mm onder het 35 oppervlak van het precipitatiebad met 12,5%-ig NaOH bevonden.

7907212 . -11- r- £

De uit &e spindop tredende holle vezel vormende massa werd onder een hoek van 40° 'met de as van de holle-vezel-spindop openingen naar de zich in het precipitatiebad bevindende eerste aftrekwals toegevoerd, en na achter deze wals weer uit het bad te zijn gekomen over een tweede aftrekwals geleid.

5 Daarbij bedroeg de extrusiesnelheid van de holle vezel vormende cellulose-massa 30,9 m/min, de omtreksnelheid van de eerste wals 30,9 m/min en de omtreksnelheid van de tweede wals 30,26 m/min. Vervolgens werd de holle vezel door de gebruikelijke nabehandelingsbaden gevoerd voor de verwijdering van het koper. Na door een volgend natronloogbad te zijn geleid, gevolgd 10 door wassen met water, zwavelzuur en nogmaals wassen met water en verstrekken tot de gewenste diameter in de nabehandelingsbaden, werd de holle draad tenslotte op een trommeldroger gedroogd en op een kruisspoel tot een pakket opgewikkeld.

Op deze wijze werden holle vezels met een elliptische doorsnede verieregen.

15 De lange as van de ellips bedroeg 290 ym en de korte as 160 ym. De over de omtrek gelijke wanddikte bedroeg 17 ym.

De holle vezels hadden een treksterkte gemeten bij 50% R.V. en 23°C, van '__ _ 3__2_ _ _ _____ Z4. ïu cÈ/mn. “eh een "rek van 23%. ue dubbele breking Δη bedroeg 0,016.

Voorbeeld II - Vervaardiging van een dialysemembraan volgens de uitvinding 20 met excentrische doorsnede

Analoog aan Voorbeeld I werden holle vezels met een excentrische doorsnede verkregen als weergegeven in figuur 4. Met behulp van een holle-vezel-spindop, zoals hierboven beschreven voor een doorsnede volgens figuur 4, werd een koperoxyd-ammonium cellulose oplossing met een cellulosegehalte 25 van 8,9 gewichtsprocent geëxtrudeerd. Als holtevormende vloeistof .werd isopropylmyristat gebruikt. De verkregen spinoplossing trad onmiddellijk na het verlaten van de spindop in een precipitatiebad dat 135 g/1 natrium-hydroxyde, 6 g/1 ammoniak en 4 g/1 koper bevatte.

De temperatuur van het precipitatiebad bedroeg 23°C. Na omzetting in het 30 Normann-cellulosecomplex werd de verkregen vezel door de gebruikelijke nabehandelingsbaden geleid. De vezel werd op een droogtrommel gedroogd en vervolgens opgewikkeld op een kruisspoel.

De minimale wanddikte van de verkregen holle vezels bedroeg 6 ym, terwijl de maximale wanddikte 26 ym bedroeg. De binnendiameter van de holle ruimte 35 was 215 ym.

79 0 7 ZTZ- -12-

Voorbeeld III - Toepassing van de dialysemembraan volgens de uitvinding met excentrische doorsnede voor hemodialyse.

Dit deze holle vezels met excentrische doorsnede werd een bundel holle vezels samengesteld die in een proefdialysator werd ingebouwd en onder 5 standaard omstandigheden werd beproefd.

De testmethodeis beschreven in "Evaluation of Hemodialysers and Dialysis ' Membranes", Report of a study group for the artificial kidney-chronic uremia program 1977; Elias Klein et al., U.S. Department of Health Education and Welfare, Bethesda, Maryland 20014; Publication No. NIH 77-1294.

10 De volgens Voorbeeld II vervaardigde dialysemembranen volgens de uitvinding werden vergeleken met de in de handel verkrijgbare holle dialysemembranen uit cellulose die is geregenereerd uit koper-oxyd-ammoniak oplossingen.

De binnendiameter van de bekende holle dialysevezels bedroeg 215 ym, de wanddikte 16 ym. De stroomsnelheid van de * oplossing bedroeg 200 m/1 2 2 15 min. · m , en van de dialysaatvloeistof 500 ml/min. · m . De ultrafiltratie- 2 snelheid van de bekende holle vezels bedroeg 3,0 ml/h . m .mm Hg, de ureumklaring 140 ml/min. Met de holle dialysevezels volgens de uitvinding werden de volgende resultaten behaald; 2 ultrafiltratiesnelheid 4,0 ml/h.m .mm Hg; 20 ureumklaring 165 ml/min

De vezels zijn vormstabiel en vertonen geen neiging tot platliggen. De oppervlakte van de doorsnede van de bekende holle vezels is gelijk aan die van de holle vezels volgens de uitvinding.

Soortgelijke goede resultaten werden eveneens verkregen·met de volgens 25 Voorbeeld I vervaardigde dialysemembraan volgens de uitvinding.

790 7 2 1 2

Claims

1. Dialysemembraan uit cellulose die uit koperoxyd-ammoniakoplossingen is geregenereerd, in de vorm van een holle vezel met een doorlopende holle ruimte en een gesloten mantel, met het kenmerk dat in dwarsdoorsnede loodrecht op de vezelas -het verschil van de afstanden van de mantel -en 5 de begrenzing van de holle ruimte, beide gerekend van het middelpunt van de vezel af/ over de omtrek verandert.

2. Dialysemembraan uit cellulose volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de punten van de mantellijn in een dwarsdoorsnede loodrecht op de vezelas niet alle een gemeenschappelijk middelpunt hebben.

3. Dialysemembraan volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de punten van de mantellijn op een ellips liggen.

4. Dialysemembraan volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk dat de punten van de mantellijn op een niervormig gedeformeerde ellips liggen. 15 dat de punten van de mantellijn op de omtrek van een gedeformeerde vierhoek liggen.

6. Dialysemembraan volgens een van de conclusies 1 t/m 5, met het kenmerk -3 dat het oppervlak van de doorsnede van de holle ruimte 0,6 . 10 tot 2 0,8 mm bedraagt.

7. Dialysemembraan volgens een van de conclusies 1 t/m 6, met het kenmerk dat de wanddikte van de holle vezels 1 tot 100 ym bedraagt.

8. Dialysemembraan volgens een van de conclusies 1 t/m 7, met het kenmerk dat de wanddikte van de holle vezels 5 tot 50 ym bedraagt.

9. Dialysemembraan volgens een van de conclusies 1 t/m 8, met het kenmerk 25 dat de wand ter plaatse van aangrenzende delen van de mantellijn een verschillende dikte heeft. 790 7 2 t 2— -14-

10. Dialysemembraan volgens een van de conclusies 1 t/m 9, met het kenmerk dat de holle vezel uit twee of meer sterk aan elkaar hechtende, zelf-hechtende permeabele lagen uit geregenereerde cellulose bestaat.

11. Dialysemembraan volgens conclusie 10, met het kenmerk dat een holle 5 vezellaag 1 tot 95 gewichtsprocent adsorbentia bevat.

12. Dialysemembraan volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de vezeldoor-snede loodrecht op de vezelas zo gevormd is dat de wanddikte van de holle vezel over zijn omtrek minstens eenmaal continu toeneemt tot een maximale waarde en tot een minimale waarde afneemt.

13. Dialysemembraan volgens conclusie 12., met het kenmerk dat bij meer voudige toe- en afneming van de wanddikte de gebieden met een maximale dikte en de gebieden met een minimale dikte elk een gelijke afstand over de omtrek hebben.

14. Dialysemembraan volgens conclusie 12 of 13, met het kenmerk dat alle ' 15 gebieden met maximale dikte en minimale dikte de zelfde onderlinge dikte vertonen.

15. Dialysemembraan volgens conclusie 12, met het kenmerk dat de wanddikte van de holle vezel zo toeneemt en afneemt.dat de vezelomtrek en de omtrek van de holle ruimte hoofdzakelijk cirkelvormig zijn en de middel- 20 punten van deze beide cirkels op enige afstand van elkaar zijn gelegen.

16. Dialysemembraan volgens conclusie 15, met het kenmerk dat de afstand tussen de middelpunten 20 tot 80% van het verschil tussen de stralen van de beide cirkels bedraagt.

17. Dialysemembraan volgens een van de conclusies 12 t/m 16, met het ken- 25 merk dat de verhouding van de diameter van de holle ruimte tot de minimale dikte van de wand 25 tot 80 bedraagt.

18. Dialysemembraan volgens een van de conclusies 12 t/m 17, met het kenmerk dat de minimale dikte 3 tot 9 ym bedraagt.

19. Dialysemembraan volgens een van de conclusies 12 t/m 18, met het ken- L7 9 0 7-2-1-2---J -15- merk dat de verhouding van maximale 'dikte tot minimale dikte 2 tot 6 bedraagt.

20. Werkwijze voor het spinnen van holle vezels volgens een van de conclusies 1 t/m 19, uit geregenereerde cellulose voor semipermeabele 5 membranen, waarbij een koperoxyd-ammoniak celluloseoplossing door de ringspleet .van een holle-vezel-spindop wordt geextrudeerd in een waterige natronloog en een holle ruimte vormende vloeistof door de centrale boring van de holle-vezel-spindop, gevolgd door een 'gebruikelijke nabehandeling, met het kenmerk dat de holle-vezel-spindop in de l'g waterige natronloog is gedompeld en de verhouding van de aftreksnel- heid van de holle vezel aan de eerste aftrekwals tot de extrusiesnel-heid van de koperoxyd-ammoniak celluloseoplossing aan de ringspleet van de holle-vezel-spindop, 1 tot 1,05 bedraagt en de richting van de dradenloop van de holle-vezel-spindop naar de eerste aftrekwals een 15 scherpe, hoek maakt met de as van de holle-vezel-spindopopeningen.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, met het kenmerk dat de holle-vezel- spindop tot op een diepte van 5 tot 10__mm. in_de__ waterige natronloog__ is gedompeld.

22. Werkwijze volgens conclusie 20 of 21, met het kenmerk dat de hoek 20 welke de richting van de dradenloop van de holle-vezel-spindop naar de eerste aftrekwals met de as van de holle-vezel-spindopopening maakt, 15 tot 70° bedraagt.

23. Werkwijze volgens conclusie 20, 21 of 22, met het kenmerk dat de omtreksnelheid van de achter de eerste aftrekwals opgestelde tweede 25 aftrekwals 90 tot 98% van de omtreksnelheid van de eerste aftrekwals bedraagt.

24. Werkwijze volgens een van de conclusies 20 t/m 23, met het kenmerk dat de afmetingen van de ringspleet van de holle-vezel-spindop 2,5 tot 6 maal de afmetingen van de uiteindelijk verkregen holle vezel bedragen. / 7907212 "V -16-

25. Werkwijze volgens een van de conclusies 20 t/m 24, met het kenmerk dat het cellulosegehalte van de koperoxyd-ammoniakoplossing 6 tot 10 gewicht sprocent en het NaOH-gehalte van de waterige natronloog 10 tot 20 gewichtsprocent bedraagt, beide berekend op'het gewicht van de oplos- 5 singen.

26. Werkwijze volgens een van de conclusies 20 t/m 25, met het kenmerk dat de holle vezel wordt verstrekt tijdens de passage door de nabehandelings- · baden. 7907212